Подбор номинального состава бетона

Подбор номинального состава бетона производят по этапам.

1. Выбор исходных параметров (удобоукладываемость бетонной смеси, вид и марка цемента, крупность и прочность заполнителя).

2. Уточнение характеристик исходных материалов:

а) для цемента – активность, истинная и насыпная плотность, нормальная густота цементного теста;

б) для песка – средняя плотность зерна, насыпная плотность гранулометрический состав, модуль крупности и влажность;

в) для щебня – плотность зерен щебня, насыпная плотность, межзерновая пустотность, зерновой состав, наибольшая крупность зерен, влажность и прочностные характеристики.

3. Расчет расхода материалов на 1м бетона.

4. Изготовление пробных лабораторных замесов с корректировкой их состава (при необходимости) для получения бетонной смеси заданной подвижности.

5. Уточнение расхода материалов на 1м с учетом фактических данных, полученных при лабораторных замесах (полученный состав называется номинальным).

6. Изготовление и испытание образцов.

Затем рассчитывают расход материала в стандартном (сухом) состоянии на один замес бетономешалки в заводских условиях и вносят поправки на влажность.

Удобоукладываемость бетонной смеси принимают по проекту или в соответствии с данными таблицы 1.2.

Подвижность бетонной смеси для перекачивания пневмотранспортом принимается не менее 6, а бетононасосом – не менее 4см.

Литые смеси разрешается применять только при специальном обосновании.

Вид и марку цемента выбирают по проекту и с учетом рекомендаций, приведенных в таблице 1.3.

Таблица 1.2 – Подвижность и жесткость бетонной смеси в зависимости от вида изделий и принятой технологии формования

Виды изделий и конструкций	Агрегатно-поточная или конвейерная технология	Стендовая технология (кроме кассетной)
На виброплощад-ках	Вибро-насадка или скользящим вибро-штамп.	В горизон-тальном положении с уплот-нением глубинным и поверх-ностным	В формах с навесными вибраторами при высоте бетонирова-ния, см
Без пригруза	С пригрузом	С применением вибро-штампа
до 80	более 80
Плоские изделия с повышенными требованиями к качеству их поверхностей (стеновые панели и перегородки и т.п.)	1-3 см	10-20 с	–	1-3 см	1-3 см	–	–
То же, при обычных требованиях к качеству поверхностей (плиты перекрытий зданий, дорожные покрытия, плиты крепления от-косов земляных соо-ружений и др.)	10-20 с	25-40 с	–	10-20 с	1-3 см	–	–
Панели и настилы с круглыми, овальными и др. пустотами, аналогичные изделия	–	25-40 с	–	–	–	–	–
Ребристые и кессонные плиты, панели и др. аналогичные элементы (стеновые панели промзданий, плиты перекрытий и др.)	1-3 см	10-20 с	25-40 с	1-3 см	1-3 см	4-6 см	4-6 см
Блоки фундаментные и стеновые, а также др. подобные изделия простой конфигурации	10-20 с	–	–	–	10-20 с	10-20 с	1-3 см
Линейные изделия простого профиля (ри-гели, балки, колонны; стойки, перемычки и т.п.), а также изделия таврового профиля, формуемые полкой вверх	10-20 с	–	–	–	1-3 см	1-3 см	4-6 см
То же, при насыщении изделий арматурой 150 кг/м3 и выше	1-3 см	–	–	–	4-6 см	1-3 см	4-6 см
Линейные изделия сло-жного профиля (тавро-вые и двутавровые бал-ки, опоры ЛЭП, фермы, мачты, двухветвевые колонны и т.п.	1-3 см	–	–	–	4-6 см	1-3 см	4-6 см
То же, при насыщении изделий арматурой 150 кг/м3 и выше	4-6 см	–	–	–	4-6 см	4-6 см	7-9 см
Криволинейные элементы покрытий, резервуаров, тоннельных отделок, шахтных стволов и т.п.	1-3 см	10-20 с	25-40 с	20-30 с	1,3 см	–	–
Трубы, мачты, кольца колодцев, лотки и т.п.	10-20 с	25-40 с	–	–	–	10-20 с	20-30 с

Примечание.

1. Применение бетонных смесей с показателем жесткости более 30 с допуском при условии использования для изготовления конструкций или изделий машин, обеспечивающих заданную плотность бетона по всему сечению и хороший внешний вид.

2. Жесткость – по техническому вискозиметру без внутреннего кольца смеси бетонные ГОСТ 7473 – 94.

Крупность заполнителя определяется следующими требованиями:

- наибольший размер зерен крупного заполнителя не должен превышать 1/3 наименьшего размера конструкции и 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры;

- при бетонировании плит допустимо применение крупного заполнителя с наибольшей крупностью зерен, равной половине толщины плиты;

- крупность зерен заполнителя бетонных смесей, подаваемых по хоботам, не должна превышать одной трети их диаметра;

- для бетонной смеси, укладываемой в скользящую опалубку, размер зерен заполнителя не должен превышать 1/6 наименьшего размера поперечного сечения бетонируемой конструкции;

- при подаче бетонных смесей по бетоноводам размер зерен заполнителя должен быть не более 0,4 внутреннего диаметра бетоновода для гравия или 0,33 – для щебня; при этом количество зерен наибольшего размера и зерен пластинчатой (лещадной) или игловатой формы по отдельности не должно превышать 15% по массе.

Требования к прочности крупного заполнителя: марка щебня из естественного камня должна быть выше марки бетона не менее чем в 1,5 раза – для бетона марок ниже 300 и выше. При использовании гравия и щебня из гравия предварительно оценивают пригодность их по прочности (ГОСТ 8267-93) и по величине дробимости.

Таблица 1.3 – Данные для выбора марки цемента при проектировании состава бетонов

Про-ектная марка бетона	Марки цемента при твердении
В нормальных условиях	В условиях тепловой обработки
Реко-менду-емые	Допускаемые	при отпускной прочности бетона равной 70% проектной, и менее	При отпускной прочности бетона равной 85 и 100 проектной
Рекоменду-емые	Допуска-емые	Рекоменду-емые	Допуска-емые
					Не допускается к производству
		200, 400		200, 400		300, 500
		300, 500		300, 500
		300, 500		300, 500

Расчет расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси

1. Определить водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности при использовании цемента определенной активности. Водоцементное отношение (В/Ц) рассчитывают по следующим эмпирическим формулам:

при ;

при , где

- проектная марка бетона;

- активность цемента, определяемая по ГОСТ 310.4-81;

и - коэффициенты, зависящие от качества заполнителя (табл. 1.4)

Таблица 1.4 – Значение коэффициентов А и А₁

Качество заполнителей
Высокое	0,65	0,43
Среднее	0,60	0,40
Низкое	0,55	0,37

Примечание.

Заполнители высокого качества – щебень и песок из плотных горных пород высокой прочности, оптимального зернового состава по ГОСТ 10268-80.

2. Определить ориентировочный расход воды по таблице 1.5.

3. Расход цемента, кг на 1м³ бетонной смеси, вычисляют по уже известным величинам расхода воды и В/Ц:

4. Расход крупного заполнителя, кг на 1м³ смеси, вычисляют по формуле:

, где

- плотность зерен щебня, кг/дм³ (значение плотности в кг/дм³ численно равно величине плотности, выраженной г/см³);

- насыпная плотность щебня (гравия), кг/дм³;

- пустотность щебня (гравия), доли единицы;

- коэффициент раздвижки зерен (табл. 1.6).

Таблица 1.5 – Ориентировочный расход воды, литров на 1 м³ бетонной смеси, в зависимости от вида заполнителя и характера бетонной смеси

Показатели удобоукладываемости бетонной смеси	Наибольшая крупность зерен, мм
гравия	щебня
Осадка конуса, см	Жесткость, с
9-12	–
6-8	–
3-5	–
1-2	–
–	15-25				–				–
–	30-40				–				–
–	45-60				–				–
–	75-100				–				–

Примечания.

1. Данные, приведенные в таблице 1.5 справедливы для бетонов с расходом цемента не выше 400 кг на 1м³ смеси и применения песков средней крупности.

2. При использовании пуццолановых портландцементов расход воды увеличивается на 15-20 л.

3. При использовании мелкого песка расход воды увеличивается на 10 л.

4. Расход воды указан для бетонов на плотных заполнителях. Если водопоглощение крупного заполнителя превышает 0,5% по массе, расход воды должен быть соответственно увеличен.

5. Жесткость определяется по техническому вискозиметру без внутреннего кольца (ГОСТ 7473 - 94).

Таблица 1.6 – Коэффициент раздвижки зёрен α в бетонных смесях

Расход цемен-та	Показатель удобоукладываемости бетонной смеси	Расход цемен-та	Показатель удобоукладываемости бетонной смеси
Осадка конуса, см	Жесткость, с	Осадка конуса, см	Жесткость, с
5-10	1-4	20-40	5-10	1-4	20-40
	1,22	1,28	1,10		1,40	1,34	1,16
	1,28	1,22	1,12		1,48	1,4	1,18
	1,34	1,28	1,14		1,60	1,48	1,20

Примечание.

Значение приведено при использовании песка средней крупности (Мк-2-2,5). При использовании мелкого песка (водопотребность выше 7%) значение α уменьшается на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребность песка; при использовании крупного песка (водопотребностью менее 7%) значение α соответственно увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности.

5. Расход песка, кг на 1м³ бетона, определяют по формуле:

, где

П, Щ, В – расход цемента, щебня (гравия) и воды, кг;

- плотность цемента (истинная), кг/дм³;

, - плотность зерен щебня и песка, кг/дм³.

6. После предварительного расчета состава бетона делают пробный замес бетонной смеси (обычно объемом 10 л) и определяют ее удобоукладываемость (подвижность и жесткость).

Если подвижность бетонной смеси меньше требуемой, то в расчет состава бетона вносят поправки – увеличивают количество цемента и воды без изменения В/Ц. Если подвижность больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель в соответствующем соотношении, что равнозначно уменьшению количества цементного теста. Так добиваются заданной подвижности.

7. Определить фактическую плотность (объемную массу) бетонной смеси в свежеуплотненном состоянии, кг/м³:

, где

- объем мерного сосуда, дм³;

- масса пустого сосуда, кг;

- масса сосуда с уплотненной бетонной смесью, кг.

8. Уточненный расход материалов, кг на 1 м³ бетона вычисляют по формулам:

; ; ,

- общий расход материалов на лабораторный замес по массе, кг;

П, Ц, Щ, - соответственно расход песка, цемента, щебня (гравия) на лабораторный замес кг;

- плотность бетонной смеси лабораторного замеса в свежеуплотненном состоянии, кг/м³.

Расход воды, кг, уточняют по выражению:

Соответствие найденного состава бетона заданным прочностным характеристикам определяют путем изготовления и испытания образцов.